胞质分裂内部流场的有限元模拟

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本文针对胞质分裂中细胞间桥和子细胞变形建立模型,分析细胞内流场和压力场变化。首先运用ANSYS-workbench软件中的Design Modeler软件将子细胞和细胞核建立为球体模型,将用于连接两个子细胞的细胞间桥建立为一个圆柱通道模型;采用Meshing软件划分网格;采用有限体积法,并将子细胞边界条件设定为无滑移边界。设置细胞间桥沿着半径方向的变细引起细胞质从细胞间桥流动到子细胞,采用动网格方法来控制细胞间桥变细的速率、小泡变形的位置与小泡变形的速率。其次,运用Fluent软件计算并获得了细胞中流速分布、压力分布以及流体对细胞核的压力,并分析了细胞间桥变细、子细胞膨胀的作用效果。最后,通过模拟子细胞产生小泡变形的过程分析了流速和压力分布的特征,并将模拟结果与实验结果对比,验证了模型的合理性和有效性。
  论文工作的主要结果如下:
  1、建立了能模拟细胞间桥变细、子细胞膨胀、子细胞起泡变形的胞质分裂有限元模型。模拟结果为后续模拟、实验和数据分析提供了基础。
  2、对比分析了模拟和实验中细胞间桥、细胞小泡位置的细胞质流动。结果显示:子细胞小泡变形位置的差异会导致小泡出口流速的趋势改变;变形和非变形区域间的细胞质流速差异在模拟和实验结果中相一致;模拟了小泡内的流场为解释实验数据提供支持。
  3、通过模拟细胞膨胀、细胞小泡对细胞内压力分布的效果,分析了小子细胞变形在稳定细胞间桥和细胞核中的作用。
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